(18分)在半徑R=5 000 km的某星球表面,宇航員做了如下實驗,實驗裝置如圖甲所示.豎直平面內(nèi)的光滑軌道由軌道AB和圓弧軌道BC組成,將質(zhì)量m=0.2 kg的小球,從軌道AB上高H處的某點由靜止滑下,用力傳感器測出小球經(jīng)過C點時對軌道的壓力F,改變H的大小,可測出相應(yīng)的F大小,F(xiàn)隨H的變化關(guān)系如圖乙所示.求:
 
(1)圓軌道的半徑及星球表面的重力加速度.
(2)該星球的第一宇宙速度.
(3)從軌道AB上高H處的某點由靜止釋放小球,要使小球不脫離軌道,H的范圍是多少?
(1) 5m/s2  (2)5×103m/s2    (3) H≤0.2m   H ≥0.5m

試題分析:(1)小球過C點時滿足

又根據(jù)
聯(lián)立解得
由圖可知:H1=0.5m時,F(xiàn)1=0可解得r=0.2m
H2=1.0m時F2=5N,可以解得g=5m/s2
(2)據(jù)
可解得:
(3)要使小球不脫離軌道,當(dāng)小球從與小于或等于半徑高處釋放,
小球?qū)⑦\動到的最大高度為與半徑等高處,此過程小球不會脫離軌道,
所以小球釋放高度為H≤0.2m。
當(dāng)小球通過最高點時速度大于,
則小球下落高度至少為,
,
所以小球下落高度將大于或等于0.5m.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,I、Ⅱ是豎直平面內(nèi)兩個相同的半圓形光滑絕緣軌道,K為軌道最低點。軌道I處于垂直紙面向外的勻強磁場中,軌道II處于水平向右的勻強電場中。兩個完全相同的帶正電小球a、b從靜止開始下滑至第一次到達(dá)最低點k的過程,則此過程帶電小球a、b相比
A.球a所需時間較長
B.球b機械能損失較多
C.在K處球a速度較大
D.在K處球b對軌道壓力較大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,物塊M和m用一不可伸長的細(xì)繩通過定滑輪連接,m放在傾角的固定光滑斜面上,而穿過豎直桿PQ的物塊M可沿桿無摩擦地下滑,物塊的質(zhì)量關(guān)系為M=3m。開始時M處于A點,細(xì)繩水平,此時OA段的繩長為L=4.0m,現(xiàn)將M由靜止釋放,當(dāng)M下滑高度h=3.0m到達(dá)B點,求此時M的速度?(g=10m/s2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,一輕質(zhì)彈簧固定于O點,另一端固定一小球,將小球從與懸點O在同一水平面且彈簧保持原長的A點無初速度釋放,讓其自由擺下,不計空氣阻力,在小球擺向最低點B的過程中,下列說法正確的是(  )
A.小球的機械能守恒
B.小球的機械能減少
C.小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和不變
D.小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能不守恒

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

某同學(xué)在學(xué)校運動會上采用背躍式跳高獲得了冠軍,若該同學(xué)身高為h,跳高時身體橫著越過高為H的橫桿,據(jù)此可估算出他起跳時豎直向上的速度約為
A.B.
C.D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在地面上以速度υ0拋出質(zhì)量為m的物體,拋出后物體落在比地面低h的海平面上,若以地面為零勢能面,且不計空氣阻力,則(     )
A.物體在海平面的重力勢能為mgh
B.重力對物體做的功為mgh
C.物體在海平面上的機械能為
D.物體在海平面上的動能為

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,質(zhì)量為m的小球套在傾斜放置的固定光滑桿上,一根輕質(zhì)彈簧的一端懸掛于O點,另一端與小球相連,彈簧與桿在同一豎直平面內(nèi),將小球沿桿拉到彈簧水平位置由靜止釋放,小球沿桿下滑,當(dāng)彈簧位于豎直位置時,小球速度恰好為零,此時小球下降的豎直高度為h,若全過程中彈簧始終處于伸長狀態(tài)且處于彈性限度范圍內(nèi),下列說法正確的是(      )
A.彈簧與桿垂直時,小球速度最大
B.彈簧與桿垂直時,小球的動能與重力勢能之和最大
C.小球下滑至最低點的過程中,彈簧的彈性勢能增加量小于mgh
D.小球下滑至最低點的過程中,彈簧的彈性勢能增加量等于mgh

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,輕桿的一端有一質(zhì)量m=1kg的小球,另一端有光滑的固定軸O.現(xiàn)給球一初速度,使球和桿一起繞O軸在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動,若轉(zhuǎn)動半徑R=0.5m,不計空氣阻力,g=10m/s2,則以下說法正確的是(   )
A.無論給球多大的初速度,在最高點桿對球的彈力都不可能為零
B.無論給球多大的初速度,桿彈力方向一定沿桿
C.若給球4m/s的初速度,則球在最高點受到桿向下的拉力作用
D.若給球4.5m/s的初速度,球不能做完整圓周運動

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

有三個質(zhì)量都是m的小球a、b、c,以相同的速度v0在空中分別豎直向上、水平和豎直向下拋出,三球落地時相同的物理量是(不計空氣阻力)
A.速度B.動量C.動能D.機械能

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同步練習(xí)冊答案